JP2568990B2

JP2568990B2 - 液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2568990B2
Application number: JP20077395A
Authority: JP
Inventors: 伸治両角
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JPH0851219A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来アクティブマトリックスを用いたデ
ィスプレイパネルはダイナミック方式に比しそのマトリ
ックスサイズを非常に大きくでき、大型かつドット数の
大きなパネルを実現可能な方式として注目を浴びてい
る。特に液晶のような受光形素子ではダイナミック方式
での駆動デューティは限界がありテレビ表示等にはアク
ティブマトリックスの応用が考えられている。

【０００３】図１は、従来のアクティブマトリックスの
１セルを示している。アドレス線Ｘがトランジスタ２の
ゲートに入力されており、トランジスタをＯＮさせてデ
ータ線Ｙの信号を保持用コンデンサ３に電荷として蓄積
させる。再びデータを書き込むまで、このコンデンサ３
により保持され、同時に液晶４を駆動する。ここでＶＣ
は共通電極信号である。液晶のリークは非常に少ないの
で、短時間の電荷の保持には十分である。ここのトラン
ジスタとコンデンサ３の製造は通常のＩＣのプロセスと
全く同じである。

【０００４】図２は図１のセルをシリコンゲートプロセ
スにより作成した例である。単結晶シリコンウエハ上に
トランジスタ１０とコンデンサ１１が構成される。アド
レス線Ｘとコンデンサの上電極１１は多結晶シリコン
（ポリシリコン）で、又データ線Ｙと液晶駆動電極１３
はＡｌでできており、コンタクトホール７，８，９によ
り、基板Ａｌ、ポリシリコンとＡｌが夫々接続される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】通常のＩＣプロセスに
従ったマトリックス基板は次の大きな欠点をもつ。

【０００６】１つはマトリックス基板の製造プロセスが
ＩＣと同一のため、プロセスが複雑であり工程コストが
高いと同時に基板シリコンとの接合リークによる歩留低
下が発生し、総コストが高い。特にシリコン基板とソー
ス・ドレインとなる拡散層との接合部には、単結晶中の
結晶欠陥にかなり左右され通常のセルではこのリーク電
流を１００ＰＡ以下にしなければならず、この構造で数
万個のセル全てのリークを押えることはむずかしい。こ
こで発生する接合リークはコンデンサ３に蓄積された電
荷を放電し、コントラストを低下させる。

【０００７】２つにはＡｌ電極のすきまからシリコン基
板に入射した光は、電子−正孔対を生成し拡散して光電
流を生じてコンデンサ３の電荷を放電してしまいコント
ラストが低下する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対のガラス
基板間に液晶が封入され、該一対のガラス基板のうち一
方のガラス基板上にマトリクス状に配列されてなる画素
電極、該画素電極に接続されてなる薄膜トランジスタ、
前記画素電極を一方の電極とする保持容量を有する液晶
表示装置の製造方法において、前記一方のガラス基板上
に密着性のよい絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上
にゲート電極及び前記保持容量の他方の電極となる部材
を同時に同一材料で形成する工程と、前記ゲート電極の
ゲート絶縁膜及び前記保持容量の誘電体膜を同時に同一
材料で形成する工程と、前記薄膜トランジスタのチャネ
ル領域となる不純物がドープされていない非単結晶シリ
コン半導体層を前記ゲート絶縁膜上に形成する工程とか
らなることを特徴とする。

【０００９】本発明は、一対のガラス基板間に液晶が封
入され、該一対のガラス基板のうち一方のガラス基板上
にはマトリクス状に配列された複数の画素電極と、該各
画素電極に接続された薄膜トランジスタと、該画素電極
を一方の電極とする保持容量とを有する液晶表示装置に
おいて、前記一方のガラス基板上には密着性のよい第１
の絶縁膜が形成されてなり、前記第１の絶縁膜上に前記
薄膜トランジスタのゲート電極及び前記保持容量の他方
の電極となる部材が形成されてなり、前記ゲート電極及
び前記保持容量の他方の電極となる部材の上に第２の絶
縁膜が形成されてなり、前記ゲート電極の上には前記第
２の絶縁膜を介して前記薄膜トランジスタのチャネル領
域となる不純物がドープされていない非単結晶シリコン
半導体層が形成されてなることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の構成はガラス、石英、又
はシリコンウエハ上にシリコン薄膜をチャネルとする薄
膜トランジスタを構成するものであって以下具体例にそ
って説明する。

【００１１】（実施例１）図３は、本発明に用いるマトリックスセルを示すもので
あり、図１の従来との違いは、容量１８のＧＮＤ配線を
新たに設けることにあり、基本的なデータの書込は同じ
である。この場合のＧＮＤ電位は一定のバイアス電圧を
意味しバイアスレベル、又は信号レベルは問わない。又
表示データの入力をデータ線Ｙがサンブルーホールドす
る容量として、データ線ＹとＧＮＤラインの間の容量２
１、又はアドレス線Ｘとの間の容量２２を利用する。

【００１２】図４にセルの構造例を示す。（ａ）は平面
図であってアドレス線５０はデータ線５１、駆動電極及
びコンデンサの電極５２をソース・ドレインとするトラ
ンジスタのチャネル５４のゲートになっている。又ＧＮ
Ｄライン５３はアドレス線５０と同時に構成され電極５
２との間に容量を構成している。

【００１３】図４（ｂ）は、（ａ）のＡＢ線での断面を
示すものであり、製造プロセスの一例として説明する
と、石英等の高融点ガラス基板５７にシリコン薄膜とし
てポリシリコンを約３０００Å成長させる。但し場合に
よっては密着性をよくするため、薄いＳｉＯ₂ をあらか
じめ形成することもある。更にフォトエッチングにより
ゲート５０とコンデンサ電極５３を形成した後に熱酸化
により約１５００ÅのＳｉＯ₂ 膜５５をゲート絶縁膜及
びコンデンサの誘電体膜として成長させる。その後２層
目のポリシリコンをつけてフォトエッチングによりパタ
ーンを形成後レジストマスクによりチャネル部５４以外
にＰイオンを打ち込んでソースドレイン電極及びデータ
線の配線部、コンデンサの電極を兼ねた液晶の駆動電極
を形成する。

【００１４】このままでトランジスタの性能（シキイ
値、コンダクタンス）が不十分であるので、特にチャネ
ル部５４に局部的、又は基板全体を均一に、レーザーを
照射しポリシリコンを短時間のうちに溶接、凝固させて
グレインを成長することによって、性能の改良を行な
う。これはいわゆるレーザアニールと言われているもの
である。

【００１５】（実施例２）図５は、本発明の他の例として通常のガラス基板上にセ
ルを構成した低温プロセスによる断面を示す。ガラス基
板７０上にスパッタ又はプラズマＣＶＤ法等の低温での
膜生成法によりシリコン膜を作成し、全面にＰイオン又
はＢイオンを打込む。次にフォトエッチングによりゲー
ト７３とコンデンサ電極７２を形成する。更に絶縁膜７
４を形成する。これもやはり低温成長によるＳｉＯ₂ 等
を用いる。更にトランジスタのソースドレイン、コンデ
ンサと駆動電極を兼ねるための２層目のシリコン膜をや
はり低温で形成する。このポリシリコンは全くドープし
ないか、又はシキイ値をエンハンスメントにするだけに
十分な量のＢイオンを打込む。その後レーザビームを局
部的又は全体に照射しアニールをする。

【００１６】レーザビームの一部は、１層目のシリコン
に吸収されるが、ガラス基板７０は透過する。従って１
層目のシリコン中のイオン打込みされた不純物の活性
化、２層目のポリシリコンのグレインの成長（特にチャ
ネル部７８）が行なわれるべく適当なビームのエネルギ
ーで適当な時間（パルスレーザであればパルス間隔、Ｃ
Ｗレーザでは走査スピードに依存）で処理とすると、ガ
ラス基板には影響が殆んどない範囲でアニールが可能で
ある。この方式の特徴はレーザアニールにより、従来の
熱アニールに対しガラス基板に与える影響を非常に少な
くできるのでコストの安いガラスを用いることができる
こと、レーザのアニールは不純物の活性化と共に、チャ
ネル部のシリコン膜のグレインを成長させて、トランジ
スタの特性（特に移動度）を改良することが同時にでき
ることにある。

【００１７】その後Ａｌをつけてフォトエッチングして
ソースドレイン電極７６，７７を形成する。Ａｌとシリ
コンはこのままではコンタクトがとれにくいのでこの後
多少熱処理をするか、弱いレーザービームを照射すれば
よい。

【００１８】図６は本発明のマトリックス基板を用いた
液晶ディスプレイ装置の簡単な断面面を示す。透明駆動
電極６７をのせた透明基板６５とネサ膜よりなる共通電
極６９をのせたガラス６６に液晶体６８をはさむ。更に
偏光板６２、６３でサンドイッチし、下側には反射板６
４をつける。こうすると上から入射した光は電極６７を
ほとんど経過し反射板６４で反射し、人体の目に感知さ
れる。この方式は通常のＦＥツイスト・ネマティック
（ＴＮ）方式タイプの液晶が使えるので、コントラスト
が高く、同時に視覚も広い。

【００１９】

【発明の効果】以上のような発明とすることによって、
以下の如く顕著な効果を有するものである。

【００２０】（ａ）絶縁膜を介して逆スタガー型の薄膜
トランジスタを形成しているため、真空状態を破ること
なく連続して膜を形成することができる。従って、膜の
間に不純物が混入することがなく、良好な電気的特性を
もつ境界面を得ることができる。（ｂ）基板上に形成したゲート電極上にゲート絶縁膜を
形成した後、連続して不純物をドープしない真性半導体
からなるチャンネル部を形成できるので、真性半導体と
絶縁膜とのＭＯＳ界面に不純物が残留することのない薄
膜トランジスタを形成できる。

【００２１】（ｃ）ガラス基板上に絶縁膜を形成してい
るため、ガラス基板と薄膜トランジスタとの密着性が向
上する。

【００２２】（ｄ）逆スタガー型の薄膜トランジスタで
あるため、また絶縁膜上に絶縁膜を形成しているため、
薄膜トランジスタのチャンネル領域にガラス基板からの
不純物が拡散することを防止できるので、トランジスタ
の特性が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のアクティブマトリックスに用いたセルの
回路図。

【図２】バルクシリコンを用いたセルの平面図。

【図３】本発明のセル図。

【図４】（ａ）（ｂ）は本発明の実施例を示す図。

【図５】本発明の他の実施例を示す図。

【図６】本発明の基板をパネルに実装した際の断面図。

【符号の説明】

７、８、９・・・・コンタクトホール１０・・・・・・・ポリシリコンゲート１１・・・・・・・コンデンサ３のポリシリコンの上部
電極１３・・・・・・・Ａｌによる駆動電極５０、５２、７５・・・・・２層目のシリコン薄膜５１、５３、７２、７３・・１層目のシリコン薄膜５４、７８・・チャンネル５５、７４・・ゲート絶縁膜６２、６３・・・偏光板６４・・・反射板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のガラス基板間に液晶が封入され、該
一対のガラス基板のうち一方のガラス基板上にマトリク
ス状に配列されてなる画素電極、該画素電極に接続され
てなる薄膜トランジスタ、前記画素電極を一方の電極と
する保持容量を有する液晶表示装置の製造方法におい
て、前記一方のガラス基板上に密着性のよい絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜上にゲート電極及び前記保持容量の他方の電
極となる部材を同時に同一材料で形成する工程と、前記ゲート電極のゲート絶縁膜及び前記保持容量の誘電
体膜を同時に同一材料で形成する工程と、前記薄膜トランジスタのチャネル領域となる不純物がド
ープされていない非単結晶シリコン半導体層を前記ゲー
ト絶縁膜上に形成する工程とからなることを特徴とする
液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】一対のガラス基板間に液晶が封入され、該
一対のガラス基板のうち一方のガラス基板上にはマトリ
クス状に配列された複数の画素電極と、該各画素電極に
接続された薄膜トランジスタと、該画素電極を一方の電
極とする保持容量とを有する液晶表示装置において、前記一方のガラス基板上には密着性のよい第１の絶縁膜
が形成されてなり、前記第１の絶縁膜上に前記薄膜トランジスタのゲート電
極及び前記保持容量の他方の電極となる部材が形成され
てなり、前記ゲート電極及び前記保持容量の他方の電極となる部
材の上に第２の絶縁膜が形成されてなり、前記ゲート電極の上には前記第２の絶縁膜を介して前記
薄膜トランジスタのチャネル領域となる不純物がドープ
されていない非単結晶シリコン半導体層が形成されてな
ることを特徴とする液晶表示装置。